RB-SiCの新研磨方法
最近、中国科学院上海光学精密機械研究所精密光学製造試験センター研究室の研究チームは、炭化ケイ素表面のフェムト秒レーザー改質による研磨効率の向上に関する研究を進めた。研究により、フェムト秒を使用してSi粉末でプレコートされたRB-SiC表面を改質することにより、レーザーにより、55.46 Nの結合強度を有する表面改質層が得られます。わずか 4.5 時間の研磨後、改質 RB-SiC の表面は表面粗さ Sq 4.45 nm の光学面を得ることができます。直接研削・研磨に比べて研磨効率が3倍以上向上しました。今回の研究成果は、RB-SiCの表面改質手法、レーザーの制御性、手法の簡便性を拡張します。そのため、複雑な形状のRB-SiC表面改質処理に適しています。Surface Science は関連する成果を発表しました。
RB-SiCは反応結合炭化ケイ素セラミックスの一種であり、優れた特性を持っています。軽量大型望遠鏡の光学部品、特に大型で複雑な形状のミラーに最適な材料の一つです。ただし、RB-SiC は典型的な高硬度の多相材料です。焼結プロセス中に液体 Si が C と反応すると、残留シリコンの 15% ～ 30% が素地に残ります。両者の研磨性能の違いにより、表面精密研磨時にSiC成分とSi相成分の接合部に微小な段差が発生します。回折の原因となります。これは高品質の研磨面を得るには役立たず、その後の研磨に大きな課題をもたらします。
上記の問題に応えて、研究者らはフェムト秒レーザーによる表面改質前処理方法を発見しました。彼らは、シリコン粉末でプレコートされたRB-SiC表面を改質するためにフェムト秒レーザーを採用しました。これにより、2 つの相間の研磨性能の違いによって引き起こされる表面散乱の問題が解決されるだけでなく、RB-SiC マトリックスの研磨難易度が効果的に軽減され、研磨効率が向上します。研究結果は、フェムト秒レーザーの作用により、RB-SiC 表面のプレコートされた Si 粉末が酸化されることを示しています。その後、酸化が界面まで徐々に深くなるにつれて、改質層は RB-SiC マトリックスと結合を形成します。
レーザースキャンパラメータを最適化して酸化深さを調整することで、接合強度55.46Nの高品質な改質層が得られました。この改質層は RB-SiC 基板と比較して研磨が容易で、前処理された RB-SiC の表面粗さをわずか数時間の研磨で Sq 4.5 nm まで低減できます。この結果は、RB-SiC基板の研磨研磨と比較して、3倍以上の研磨効率の向上を示しています。さらに、この方法は操作が簡単で、RB-SiC マトリックスの表面プロファイルに対する要件が低くなります。したがって、より複雑なRB-SiC表面に適用でき、研磨効率が大幅に向上します。
